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Abstract
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神经科学

Évaluation bilatérale des voies Corticospinaux les muscles de la cheville à l’aide de navigué la Stimulation magnétique transcrânienne

Published: February 19, 2019
doi:
10.3791/58944
, , , ,
1Department of Neurology,New York University School of Medicine, 2Department of Health Sciences and Research,Medical University of South Carolina, 3Department of Physical Therapy,University of Nevada Las Vegas, 4Department of Health Professions,Medical University of South Carolina, 5Ralph H. Johnson VA Medical Center, 6Department of Psychiatry,Medical University of South Carolina, 7Division of Physical Therapy,Medical University of South Carolina

Summary

Le présent protocole décrit l’évaluation simultanée et bilatérale de la réponse de corticomotor du jambier antérieur et soléaire lors de l’activation volontaire reste et tonique, à l’aide d’une stimulation magnétique transcrânienne d’impulsionnel et neuronavigation système.

Abstract

Muscles de la jambe distale recevoir des entrées neurale d’aires corticales motrices via le tractus corticospinaux, qui fait partie de la voie descendante moteur principale chez les humains et peuvent être évaluées à l’aide de stimulation magnétique transcrânienne (SMT). Compte tenu du rôle des muscles des jambes distale en position verticale tâches posturales et dynamiques, comme la marche, un intérêt croissant de la recherche pour l’évaluation et la modulation du faisceau pyramidal tracts relatifs à la fonction de ces muscles est apparu dans la dernière décennie. Toutefois, les paramètres méthodologiques utilisés dans les travaux antérieurs ont varié dans toutes les études rendant l’interprétation des résultats des études transversales et longitudinales moins robustes. Par conséquent, utilisation d’un protocole standardisé de TMS spécifique à l’évaluation des mesures de corticomotor des muscles de la jambe (CMR) permettra une comparaison directe des résultats à travers des études et des cohortes. L’objectif de cet article est de présenter un protocole qui permet d’évaluer en même temps la CMR bilatérale des deux muscles antagonistes principaux de la cheville, le jambier antérieur et le soléaire, utilisant une seule impulsion TMS avec un système de neuronavigation. Le présent protocole s’applique, tandis que le muscle examiné est complètement détendu ou isométriquement contracté à un pourcentage défini de contraction volontaire isométrique maximale. À l’aide MRI structurelle de chaque sujet avec le système de neuronavigation garantit exactes et précises de positionnement de la bobine sur les représentations corticales de la jambe au cours de l’évaluation. Compte tenu de l’incompatibilité CMR dérivée des mesures, ce protocole décrit également un calcul normalisée de ces mesures en utilisant des algorithmes automatiques. Bien que ce protocole n’est pas exécutée au cours de la verticale posturales ou dynamiques des tâches, il peut être utilisé pour évaluer sur le plan bilatéral n’importe quelle paire de muscles de la jambe, antagonistes ou synergiques, chez les sujets neurologiquement intactes et ayant une déficience.

Introduction

Tibialis anterior (TA) et le soléaire (SOL) sont des muscles antagonistes cheville situés dans le compartiment antérieur et postérieur de la jambe inférieure, respectivement. Les deux muscles sont uniarticular, tandis que la fonction principale de TA et le SOL est de dorsiflexion et plantarflex l’articulation talocrural, respectivement1. En outre, TA est plus fonctionnel pour les excursions de muscle long et moins important pour la production de force, alors que le SOL est un muscle anti-gravité conçu pour générer une force élevée avec petite excursion du muscle2. Les deux muscles sont particulièrement importants au cours de la verticale de tâches posturales et dynamiques (par exemple, à pied)3,4. Au sujet de contrôle neural, les piscines de motoneurones des deux muscles reçoivent commande neuromotrice du cerveau par l’intermédiaire du moteur descendant de5,les voies6, en plus des degrés de la promenade sensorielle.

Le moteur principal décroissant de voie est le tractus corticospinal, qui provient des primaires, prémoteur et complémentaires des aires motrices et se termine dans les motoneurones spinaux piscines7,8. Chez l’homme, l’état fonctionnel de cette parcelle (réponse de corticomotor – CMR) peut être facilement évaluée à l’aide de stimulation magnétique transcrânienne (SMT), un cerveau non invasif stimulation outil9,10. Depuis l’introduction du TMS et compte tenu de leur importance fonctionnelle au cours de la tâche posturale debout et la marche, le CMR de TA et de SOL ont été évalués dans différentes cohortes et tâches11,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20,21,22,23 ,24,25,26,27,28,29,30,31,32 .

Contrairement à l’évaluation de la CMR dans les muscles de haut-extrémité33, aucun protocole TMS universelle n’a été établi pour l’évaluation de la CMR dans les muscles de bas-extrémité. En raison de l’absence d’un protocole établi et la grande variabilité méthodologique dans les études antérieures (p. ex., le type de bobine, utilisation de neuronavigation, niveau d’activation de tonique, test de côté et de muscle, l’utilisation et les mesures de calcul des CMR, etc.. ), l’interprétation des résultats à travers des études et cohortes peuvent être encombrant, compliqué et inexactes. Les mesures sont fonctionnellement pertinents dans diverses tâches motrices, un protocole établi de TMS spécifique pour abaisser l’évaluation CMR extrémité permettra moteurs neuroscientifiques et scientifiques de réhabilitation évaluer systématiquement la CMR dans ces muscles à travers sessions et diverses cohortes.

Par conséquent, l’objectif du présent protocole est de décrire l’évaluation bilatérale des TA et SOL CMR à l’aide de système TMS et neuronavigation impulsionnel. Contrairement aux travaux précédents, ce protocole vise à maximiser la rigueur des procédures expérimentales, d’acquisition de données et l’analyse des données en employant des facteurs méthodologiques qui optimisent la validité et la durée de l’expérience et de normaliser la CMR évaluation de ces deux muscles de membre inférieurs. Étant donné que la CMR d’un muscle dépend de si le muscle est entièrement détendu ou est partiellement activé, ce protocole décrit comment le TA et le SOL CMR peuvent être évalués lors de l’activation volontaire reste et tonique (TVA). Les sections suivantes décriront soigneusement le présent protocole. Enfin, des données représentatives seront présentées et discutées. Le protocole décrit ici est dérivé de celle de Charalambous Al 201832.

Protocol

Toutes les procédures expérimentales présentées dans le présent protocole ont été approuvés par le Conseil d’examen institutionnel local et sont conformes à la déclaration d’Helsinki. 1. consentement des processus et des Questionnaires de sécurité Avant toute expérience, expliquer à chaque sujet, les buts de l’étude, les principales procédures expérimentales et des facteurs de risque potentiels associés participant à l’étude. Après avoir répondu à des q…

Representative Results

Les figures 2-4 présentent des données d’un homme de 31 an, représentant neurologiquement intact avec la taille et le poids de 178 cm et 83 kg, respectivement. La figure 2 présente les bilatérales points chauds et RMT de chaque muscle de la cheville. À l’aide de l’endroit situé sur le centre de la zone de jambe dans chaque hémisphère (voir places dans la Figure 1 b), l’intensité de 45 % MSO a été utilisé sur le plan bilat?…

Discussion

Étant donné l’intérêt émergent dans comment le cortex moteur contribue au contrôle moteur des muscles des jambes au cours de tâches dynamiques dans différentes cohortes, un protocole standardisé de TMS qui décrit l’évaluation approfondie de ces muscles est nécessaire. Donc, pour la première fois, le présent protocole prévoit des procédures méthodologiques normalisés sur évaluation bilatérale des deux muscles antagonistes cheville, SOL et TA, au cours de deux États de muscle (repos et TVA) en util…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs remercient Dr Jesse C. Dean pour aider avec le développement méthodologique et de rétroaction sur l’ébauche du manuscrit. Ce travail a été soutenu par un RR de Award-2 de développement de carrière VA & D N0787-W (MGB), Institutional Development Award de la National Institute of General Medical Sciences des NIH sous le numéro de licence P20-GM109040 (SAK) et P2CHD086844 (SAK). Le contenu ne représente pas les vues du ministère des anciens combattants ou le gouvernement des États-Unis.

Materials

2 Magstim stimulators (Bistim module) The Magstim Company Limited; Whitland, UK Used to elicit bilateral motor evoked potentials in tibialis anterior and soleus muscles.
Adaptive parameter estimation by sequential testing (PEST) for TMS http://www.clinicalresearcher.org/software.htm Used to determine motor thresholds.
Amplifier Motion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USA MA-300 Used to amplify EMG data.
Data Aqcuisition Unit Motion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USA Micro 1401 Used to aqcuire EMG data.
Double cone coil The Magstim Company Limited; Whitland, UK PN: 9902AP Used to elicit bilateral motor evoked potentials in tibialis anterior and soleus muscles.
Polaris Northen Digital Inc.; Waterloo, Ontario, Canada Used to track the reflectiive markers located on subject tracker and coil tracker.
Signal Cambridge Electronics Design Limited; Cambridge, UK version 6 Used to collect motor evoked potentials during rest and TVA.
Single double differential surface EMG electrodes Motion Lab Systems; Baton Rouge, LN, USA MA-411 Used to record EMG signals.
TMS Frameless Stereotaxy Neuronavigation Sytem Brainsight 3, Rouge Research,
Montreal, Canada		 Used to navigate coil position during TMS assessment.
Walker boot Mountainside Medical Equipment, Marcy, NY Used to stabilize ankle joint.
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Charalambous, C. C., Liang, J. N., Kautz, S. A., George, M. S., Bowden, M. G. Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation. J. Vis. Exp. (144), e58944, doi:10.3791/58944 (2019).
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